(57)【要約】【課題】高い導電性を示しまた紙力も十分な導電紙を製造する方法を提供する。【解決手段】天然繊維に導電性高分子を複合一体化させ、次いでこれを叩解する工程、並びに得られた導電性天然繊維を含む導電性繊維を湿式抄紙することにより導電紙を作り上げる工程よりなる導電紙の製造方法。該叩解は、好ましくはろ水度が３００〜６００ｍＬとなる程度まで行う。本発明の製造方法で得られる導電紙は、熱融着性合成繊維等のバインダーを多量に使用しないので、従来の導電紙と比較して格段に高い導電性を有することとなる。【選択図】図２
2005299035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然繊維に導電性高分子を複合一体化させ、次いでこれを叩解する工程、並びに
得られた導電性天然繊維を含む導電性繊維を湿式抄紙することにより導電紙を作り上げる工程
よりなる導電紙の製造方法。
【請求項２】
前記叩解はろ水度が３００〜６００ｍＬとなる程度まで行うことを特徴とする、請求項１記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な導電性および紙力を示す導電紙、並びに該導電紙の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の電子部品、プリント基板、磁気テープ等は、工場内での運搬および包装並びに出荷の工程において、静電気帯電による埃の付着や電気的トラブルから保護する必要がある。そして該保護の手段として、保護対象を導電紙または導電フィルムの袋もしくは容器の中に包装または収納することが従来行われている。また超清浄空間中で電子部品を実装基板へ搬送するための搬送テープ等にも、導電紙は用いられている。
【０００３】
従来の導電紙は一般に、熱融着性合成繊維等からなるバインダー中に導電性繊維が分散した構造を有する。そして、該合成繊維および該導電性繊維、並びに所望により化学繊維等を混合し、該混合物を湿式抄紙し、次いで該合成繊維の融点以上の温度で加熱加圧を行い、繊維同士をバインダーにより熱融着して製造されている。これまでに使用されている導電性繊維としては、炭素繊維、金属繊維、金属メッキ繊維、硫化銅メッキ繊維、合成繊維の表面に導電性高分子を被覆一体化させてなる繊維等が挙げられる。
【０００４】
例えば、熱融着性合成繊維および有機導電性繊維を混合抄紙し、そして加熱により該合成繊維を相互に融着することにより得られ、融着された合成繊維の中に有機導電性繊維が空隙を作って存在する構造を有する導電紙が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この導電紙は、導電性が高く、帯電防止性能および屈曲性に優れるだけでなく、とりわけ発塵性が極めて低いものとなり、超清浄空間内における電子部品等の包装、収納用の素材として適している。
【特許文献１】特開平８−７４１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、炭素繊維、金属繊維等の従来より導電性繊維として使用されているものは、それ自体が繊維同士を結合させる機能を有し得ない。また合成繊維の表面に導電性高分子等を被覆一体化させてなる繊維も、該表面を被覆している導電性高分子が剛直でかつ熱軟化温度および熱融着温度が高いため、基材となる合成繊維が熱融着性を有していたとしても、該導電性高分子を被覆一体化させてなる合成繊維の熱可塑性や熱融着性は低下し、バインダーとしての機能に乏しいものとなってしまう。従って、これらの導電性繊維を用いて導電紙を抄紙するためには、導電性繊維に大量の熱可塑性繊維やその他の化学繊維等のバインダー成分を添加する必要があった。
【０００６】
従って、こうして抄紙した導電紙は、融着したバインダーが導電性繊維の間を充填する構造を持ち、該バインダーは導電性の発現に関しては不要な成分であるため、高い導電性を発揮することは困難であった。特に、静電気帯電による障害を防止する目的で電子部品等の包装および収納の資材として導電紙を使用する場合には係る低い導電性でも十分であったが、より積極的に電気を流すことが必要な部品、例えば電子部品、電極部材等の材料として導電紙を用いることは、その低い導電性のために不可能であった。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決しようとするものであり、電子部材等にも利用可能な程に高い導電性を示し、また紙力も十分な導電紙、および該導電紙を製造する方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、高い導電性を達成するために、導電紙中に存在する熱融着性合成繊維等の抵抗成分を減少させる方法を種々検討した。その結果、導電性高分子、特にポリピロールを重合と同時に天然繊維に被覆または浸透させてなる導電性天然繊維は、通常の天然繊維と同様に叩解により繊維の内部および外部にフィブリルが生じ、バインダーを使用せずに抄紙が可能であるにも関わらず、導電性高分子と天然繊維との密着性が高いため叩解しても天然繊維から導電性高分子が剥離せずに高い導電性を達成することを確認した。そして、例えばマニラ麻等の天然繊維の表面に導電性高分子を複合一体化させた後に叩解した繊維を使用することで、抵抗成分となるバインダーを大量に用いずとも湿式抄紙でき、優れた導電性を有する導電紙を製造し得ることを見出して本発明を完成させた。
【０００９】
従って本発明は、
導電性高分子が複合一体化された天然繊維を叩解した導電性天然繊維を含む導電性繊維を抄紙して得られる導電紙。
に関する。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、
前記導電性高分子はピロール重合体であることを特徴とする前記導電紙、および
前記導電性天然繊維を５０重量％以上含み、かつ前記導電性繊維の８０重量％以上が叩解されていることを特徴とする前記導電紙
である。
【００１１】
本発明はまた、
天然繊維に導電性高分子を複合一体化させ、次いでこれを叩解する工程、並びに
得られた導電性天然繊維を含む導電性繊維を湿式抄紙することにより導電紙を作り上げる工程
よりなる導電紙の製造方法
に関する。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、
前記叩解はろ水度が３００〜６００ｍＬとなる程度まで行うことを特徴とする前記製造方法
である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱融着性合成繊維等のバインダーを多量に使用して抄紙してなる従来の導電紙と比較して、格段に高い導電性を有する導電紙を提供することができる。さらに本発明の導電紙は、基材として天然繊維を使用するので、耐溶剤性および耐熱性の向上も期待でき、電子部品、電極部材等の積極的に電気を流すことが要求される用途に利用可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の導電紙を構成する導電性天然繊維の基材である天然繊維としては、叩解により内部の結合が破壊される、繊維表面のフィブリルが緩む等の所謂内部フィブリル化および／または外部フィブリル化が可能な繊維であれば如何なる天然繊維をも用いることができる。本発明の導電紙では、該叩解により生じたフィブリルが物理的な絡み合いを起こすため、多量のバインダーを用いずとも抄紙でき、十分な紙力の導電紙を製造し得るのである。天然繊維の具体例としては、マニラ麻繊維、竹繊維、ヘンプ繊維、エスパルト繊維等を挙げることができ、これらの天然繊維のなかでも、紙の厚さが薄い場合にも十分な強度を
保ち得ることからマニラ麻繊維が特に好ましい。
【００１５】
本発明では天然繊維の叩解前に導電性高分子を該天然繊維と複合一体化させ、天然繊維を導電化処理する。該導電化処理には気相法、湿式法等を利用することができるが、特に湿式法に従って化学酸化重合により天然繊維の少なくとも表面に導電性高分子を複合一体化させることが好ましい。該化学酸化重合は例えば、モノマーを水系中で酸化剤を使用して重合させて行うことができる。
【００１６】
本発明で使用することができる導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンに代表される導電性高分子を挙げることができるが、特にピロール系モノマーを重合して得られるピロール重合体が好ましい。
【００１７】
前記ピロール系モノマーとしては、ピロール、Ｎ−メチルピロール、Ｎ−エチルピロール、Ｎ−フェニルピロール、Ｎ−ナフチルピロール、Ｎ−メチル−３−メチルピロール、Ｎ−メチル−３−エチルピロール、Ｎ−フェニル−３−メチルピロール、Ｎ−フェニル−３−エチルピロール、３−メチルピロール、３−エチルピロール、３−ｎ−ブチルピロール、３−メトキシピロール、３−エトキシピロール、３−ｎ−プロポキシピロール、３−ｎ−ブトキシピロール、３−フェニルピロール、３−トルイルピロール、３−ナフチルピロール、３−フェノキシピロール、３−メチルフェノキシピロール、３−アミノピロール、３−ジメチルアミノピロール、３−ジエチルアミノピロール、３−ジフェニルアミノピロール、３−メチルフェニルアミノピロール、３−フェニルナフチルアミノピロール等が挙げられる。特に好ましいのはピロールである。該モノマーの重合反応系中の濃度は、０．０１〜５重量％が好ましく、さらに好ましくは０．１〜２重量％である。
【００１８】
前記酸化剤としては、ピロールおよびその誘導体を酸化重合し得るものであれば特に制限はなく、例えば塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン類、塩化第二鉄、塩化アルミニウム等の金属ハロゲン化物、過酸化水素、過酢酸等の過酸化物、過硫酸、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸およびその塩、ヨウ素酸、過塩素酸カリウム等のハロゲン酸およびその塩、過マンガン酸カリウム、クロム酸等の遷移金属化合物、硝酸、硫酸等のプロトン酸、オゾン、酸素等が挙げられ、これらは単独または混合して使用することができる。また、本発明で使用される酸化剤の量は、重合するモノマー１モルに対して０．０１〜７モル程度、好ましくは０．１〜４モル程度である。
【００１９】
さらに本発明では、重合に際して、ドーピング剤（ドーパント）を共存させることにより、より高い導電性を発揮する導電性天然繊維を得ることもできる。該ドーパントとしては、一般に使用されているドーパントを制限無く使用できるが、例えばパラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、ナフタレントリスルホン酸等の芳香族スルホン酸またはそのアルカリ金属塩、例えばナトリウム塩が好ましい。これらのドーパントは単独でまたは二種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２０】
前記導電性高分子中のドーパントとモノマーとの比率（Ｓ／Ｎ比）は、例えばピロール重合体中にドーパントとして有機スルホン酸を添加する場合、１／５以上であることが好ましい。
【００２１】
本発明において天然繊維の導電化処理後に行われる叩解は、ビータ、リファイナ、ミル等の一般的な叩解機を使用して行うことができる。しかしながら、導電性天然繊維の繊維長を長いまま維持し、導電性天然繊維同士の絡み合いを多くして導電紙の紙力を増大させる観点から、ビータ型の叩解機を使用することが好ましい。
【００２２】
前記叩解は、ろ水度（ＣＳＦ）が３００〜６００ｍＬとなる程度まで行うことが好ましい。叩解の程度を３００ｍＬ以下まで進めると、剪断された導電性天然繊維が多くなり繊維長が短くなるため、導電性天然繊維同士の絡み合いが減少して抄紙により得られる導電紙の紙力が低下する。一方、６００ｍＬを超えるても、叩解の程度が少なく、生じるフィブリルの量も少ないため紙力が弱いものとなる。
【００２３】
こうして叩解した導電性天然繊維を含む導電性繊維を通常の方法に従い湿式抄紙して本発明の導電紙が得られる。湿式抄紙後、水分を蒸発させて乾燥する必要があるが、本発明の導電紙では熱融着性合成繊維等のバインダーを使用しないので、バインダーの熱融着に必要な程の高温を抄紙後の導電紙に加える必要は無く、水分の蒸発を行える程度の温度への加熱で十分である。
【００２４】
本発明では、叩解を行った導電性天然繊維のみを抄紙して十分な紙力の導電紙を得ることができる。しかしながら、導電化処理を行っていない天然繊維を叩解した繊維や天然繊維を叩解したものを導電化処理した導電性繊維等の他の天然繊維との混合抄紙も行うことができる。中でも叩解を行った導電性天然繊維と導電化処理を行っていない天然繊維を叩解した繊維の混合抄紙は、導電紙の強度を増大させる観点から好ましい。また紙力増強剤等を添加することによっても、本発明の導電紙の強度を増大させることができる。また所望の導電性に応じて、他の導電性繊維、天然繊維、合成繊維等を混合抄紙しても良い。
【００２５】
より強度の大きい導電紙を製造するために添加し得る紙力増強剤としては、ポリアクリル系樹脂やポリビニルアルコール系等の市販で入手可能なものを使用することができる。さらに使用目的に応じて、湿潤紙力増強剤、乾燥紙力増強剤等を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用可能である。該紙力増強剤の使用方法としては、湿式抄紙時に内添する方法、抄紙後に紙力増強剤溶液中に浸漬する方法、抄紙後に紙力増強剤溶液をスプレー等で吹き付ける方法等を適宜採用し得る。
【００２６】
図１は本発明において導電化処理した後の導電性天然繊維１を図示する模式図である。図１で図示されるように、導電化処理した後の導電性天然繊維１は剛直な直線構造を有し、互いに絡み合う部分が少なく、抄紙しても高強度の導電紙は得られない。一方、図２は図１で図示する導電性天然繊維１に叩解を行ったものを図示する。図２から明らかなように、該叩解により導電性天然繊維１はその表面に多数のフィブリル２を有することとなる。そして叩解した後の導電性天然繊維１を抄紙すると、フィブリル２が互いに絡み合い導電性天然繊維１同士を強固に結合して、得られる導電紙の紙力が増大する。
【００２７】
本発明の導電紙が有する導電性は、導電性高分子を複合一体化させた導電性天然繊維の導電性、および該導電性天然繊維の抄紙の際の使用量により変化する。十分な紙力を有し、かつ優れた導電性を有する導電紙を得るためには、導電性天然繊維を５０重量％以上含み、そして導電性繊維の８０重量％以上が叩解されていることが好ましい。
【００２８】
本発明の導電紙は、叩解で生じるフィブリルによりバインダーを用いずに抄紙可能な天然繊維を導電性天然繊維の基材とする。ところで導電性高分子により天然繊維の少なくともその表面を被覆してなる導電性天然繊維は、叩解が天然繊維の表面からフィブリルを発生させる際に天然繊維から導電性高分子が剥離するため、叩解により導電性が低下してしまうことが従来技術から予期されていた。しかしながら本発明者は、導電化処理後の天然繊維に対して十分な紙力を得られる程に叩解を行っても、得られる導電紙の導電性を実用に耐え得るほど高く維持できることを見出した。これは従来技術から容易に想到し得る事項ではなく、本発明により新たに見出された事実である。
【実施例１】
【００２９】
実施例１
マニラ麻繊維と、該マニラ麻繊維の重量に対して１：０．１の重量比のピロールモノマーと、該モノマーのモル量に対して１：０．１のモル比のドーパントとしてのパラトルエンスルホン酸とを含んで成る混合液を、四枚羽型攪拌翼を備えたミキサー中で２０分間攪拌し、繊維を十分離解させた。次いで該混合液に酸化触媒としての過硫酸アンモニウムを、該モノマーのモル量に対して１：１のモル比で添加し、１：５０の浴比で該ミキサー中、液温２０℃で１時間攪拌しながらピロールモノマーの重合を行った。生成したピロール重合体をマニラ麻繊維に被覆または浸透せしめた後、水洗および乾燥を行って、マニラ麻繊維とピロール重合体とが複合一体化してなる導電性天然繊維を得た。
得られた導電性繊維の抵抗値は、３０〜５０Ωであった。また導電性天然繊維に複合一体化したピロール重合体へのドーパント（パラトルエンスルホン酸）の導入率（Ｓ／Ｎ比）は約１／３であった。
次いで、得られた導電性天然繊維を３重量％含む混合液を調製し、ビータ型の叩解機で叩解を行った。叩解後、導電性天然繊維を水中に分散させ、ポリアクリル系紙力増強剤（三井化学社製「ポープロン」）を水に対して３％程度添加して攪拌した。攪拌後、坪量が２０〜６０ｍｇ／ｍ2となるように繊維量を調節して湿式抄紙を行い導電紙を製造した。
上記の方法に従い叩解条件を変化させて導電紙を製造した。叩解条件と、得られた導電紙の坪量、厚さ、導電率および引張強度を表１に示す。
【実施例２】
【００３０】
実施例２
実施例１と同様に得られ、ろ水度３５０ｍＬまで叩解を行った導電性天然繊維と、導電化処理していないマニラ麻繊維を叩解したものとを８：２の比率で混合抄紙した。得られた導電紙の坪量、厚さ、導電率および引張強度を表２に示す。
【実施例３】
【００３１】
実施例３
実施例２において、ろ水度３５０ｍＬまで叩解を行った導電性天然繊維と、導電化処理していないマニラ麻繊維を叩解したものとを１：１の比率で混合抄紙した。得られた導電紙の坪量、厚さ、導電率および引張強度を表２に示す。
【実施例４】
【００３２】
実施例４
実施例１と同様に得られ、ろ水度３５０ｍＬまで叩解を行った導電性天然繊維と、アクリル繊維に導電化処理を行って得たその他の導電性繊維とを９：１の比率で混合抄紙した。得られた導電紙の坪量、厚さ、導電率および引張強度を表２に示す。
【００３３】
【表１】
2005299035.tif 000003
【００３４】
【表２】
2005299035.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、導電化処理した後の導電性天然繊維１を図示する模式図である。
【図２】図２は、図１で図示する導電性天然繊維１に叩解を行ったものを図示する模式図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    導電性天然繊維
２    フィブリル
【図１】
2005299035.tif 000005
【図２】
2005299035.tif 000006